袁光海

勝利油田新邦水務(wù)工程設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司 山東 東營(yíng) 257091

某污水處理公司，日常所經(jīng)廠的污水主要來(lái)自市政污水，處理量在每日15萬(wàn)噸，廠內(nèi)所采用的二沉池規(guī)格為71×84m，共兩座。在兩座沉淀池中，分別設(shè)置了8條64×10m的沉淀池，溝內(nèi)液位置主要控制在3.5m，沉淀溝底部區(qū)域，會(huì)設(shè)置相應(yīng)的出水、進(jìn)水端口，前端口與后端口前傾保持在0.5%規(guī)格內(nèi)。其中，沉淀溝前端位置還會(huì)設(shè)置兩個(gè)5×5m深度為4m的錐形集泥斗，并分別將一套非金屬鏈板式刮泥機(jī)安裝于兩個(gè)沉淀溝內(nèi)，該刮泥機(jī)的功率在0.25kW。刮泥機(jī)上的刮板運(yùn)行效率為每分鐘0.6m，集泥斗內(nèi)DN300排泥管，排泥管兩端分別配置于排泥井內(nèi)與集泥斗底部區(qū)域[1]。

1 存在問(wèn)題

正常運(yùn)行時(shí)，由于回流泵連續(xù)運(yùn)行，各溝排泥溝與沉淀池之間有0.15m左右的水頭，溝內(nèi)污泥通過(guò)污泥回流溝連續(xù)流入泵井。但在運(yùn)行中，經(jīng)常會(huì)發(fā)生堵泥現(xiàn)象，即在運(yùn)行過(guò)程中，某一溝渠中的污泥被刮泥機(jī)刮入污泥斗，然后沉積在污泥斗中，無(wú)法通過(guò)排泥管排入污泥渠。污泥在池底堆積后，沉淀池失去沉淀功能，出水超標(biāo)。

2 原因分析

（1）流入不均。由于各沉淀溝進(jìn)水不均，導(dǎo)致沉淀在溝內(nèi)的污泥量出現(xiàn)偏差，使得在恒定水頭條件下，污泥量較大的溝內(nèi)污泥難以排出。

（2）排泥不均。每池平行布置8條水溝，根據(jù)回水泵流量控制回流污泥總量。本設(shè)計(jì)認(rèn)為各溝間的返泥量由各返泥閘門的開度控制。但本規(guī)程既沒(méi)有測(cè)量裝置，也沒(méi)有目測(cè)，即無(wú)法判斷污泥排放的均勻性[2]。

（3）系統(tǒng)無(wú)自調(diào)整功能。在泥漿堵塞的情況下，暢通的水溝因含泥量小而穩(wěn)定，而隨著進(jìn)水量的增加和污泥的堆積，堵塞的水溝越來(lái)越嚴(yán)重，即系統(tǒng)本身在這種情況下沒(méi)有自我調(diào)節(jié)功能。

3 針對(duì)某污水廠沉淀池排泥方式進(jìn)行改進(jìn)的幾點(diǎn)方案

在某污水處理廠沉淀池排泥方案的改進(jìn)過(guò)程中，全廠技術(shù)人員重點(diǎn)研究了不同沉淀溝的閥門開度調(diào)整方向。但在具體的調(diào)節(jié)操作中，技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)，調(diào)節(jié)閥門后，沉淀池內(nèi)出現(xiàn)堵塞問(wèn)題的沉淀溝并沒(méi)有得到有效解決，但還有一個(gè)問(wèn)題，即排泥量小的沉淀溝也存在堵塞問(wèn)題。沉淀溝原有的淤堵現(xiàn)象得到緩解，但經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，并發(fā)問(wèn)題再次出現(xiàn)。由于污水排放量過(guò)大，工藝運(yùn)行受到不利影響，說(shuō)明問(wèn)題尚未得到根本解決。某污水處理廠技術(shù)組經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，發(fā)現(xiàn)單純依靠廠內(nèi)現(xiàn)有的運(yùn)行設(shè)備和配置設(shè)施，并不能完全消除沉淀池的排泥問(wèn)題。因此，技術(shù)組主要提出以下切實(shí)可行的改進(jìn)方案。

3.1 沉淀池增設(shè)污泥泵

沉淀池排泥作業(yè)中發(fā)生污泥堵塞時(shí)，廠內(nèi)技術(shù)人員首先將污泥泵應(yīng)用于溶液中，實(shí)現(xiàn)輔助排泥。但在實(shí)際運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)，污泥斗內(nèi)安裝小型臨時(shí)排泥泵后，污泥泵電流嚴(yán)重超標(biāo)，造成這種超負(fù)荷運(yùn)行的原因主要是受污泥濃度高的影響。針對(duì)這一情況，廠內(nèi)技術(shù)人員再次對(duì)攔泥溝的排空情況進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)沉淀溝底部沉積了大量固體污泥，超過(guò)了沉淀溝的10%，采用原有技術(shù)手段無(wú)法排放。對(duì)此，提出了如下改進(jìn)方案：在廠區(qū)內(nèi)增設(shè)一臺(tái)專用污泥泵，但該方案存在資金投入大的不足。根據(jù)廠內(nèi)運(yùn)行的沉淀溝數(shù)量，需要32臺(tái)污泥泵滿足資金需求[3]。

3.2 排泥時(shí)增設(shè)連續(xù)氣提裝置

在沉淀池排泥處理過(guò)程中，技術(shù)人員沖突的第二個(gè)改進(jìn)方案是在排泥過(guò)程中采用連續(xù)氣舉裝置。該方案的應(yīng)用原理是排泥管底部深入壓縮空氣管。在浮力的作用下，氣泡會(huì)上升并充滿排泥管。管道由液體和水混合而成，管外由污水組成，但排泥管內(nèi)外不連通，連接處位于管底，提升后促進(jìn)管內(nèi)泥漿排出。在此期間，由于水蒸氣溶液的密度低于水的密度，低密度的液體會(huì)在排泥管中上升。在h高度的水柱壓力下，根據(jù)液相平衡條件，可以發(fā)現(xiàn)水蒸氣溶液會(huì)上升到L高度，從而得到以下公式：

式中：p1——污水密度（kg/m3)；p2——排泥管內(nèi)水汽溶液密度；H——淹沒(méi)深度（淹沒(méi)率：H/L)；L——提升高度與淹沒(méi)深度之和；在計(jì)算過(guò)程中，當(dāng)數(shù)值p2L低于p1H時(shí)，則代表水汽溶液就能夠在排泥管上升口溢出，從而實(shí)現(xiàn)氣提排泥目標(biāo)。

3.3 將真空吸泥技術(shù)引進(jìn)工作流程中

在改進(jìn)沉淀池排泥方案的過(guò)程中，有技術(shù)人員提出先利用廠內(nèi)現(xiàn)有排泥管，再利用現(xiàn)有排泥管抽泥時(shí)引入真空泵，使廠內(nèi)現(xiàn)有排泥管上部區(qū)域的所有氣孔都能密封，從而在物理環(huán)境中創(chuàng)造真空條件。其次，將真空管與排泥口連接，實(shí)現(xiàn)方案的改進(jìn)目標(biāo)。從理論上講，該方案確實(shí)可以實(shí)現(xiàn)，沉淀池底部的污泥可以有效、快速地抽出。但在實(shí)際操作中，技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)真空抽污目標(biāo)的首要條件是抽污工作的不間斷實(shí)施，這大大增加了工作難度。另一方面，當(dāng)污泥被抽到排泥管出口時(shí)，如果仍采用真空抽泥方案進(jìn)行污水排放，很難實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)的應(yīng)用。在應(yīng)用過(guò)程中，該方案設(shè)備購(gòu)置投資相對(duì)較少，廠區(qū)土建建設(shè)也相對(duì)較少。同時(shí)，廠內(nèi)現(xiàn)有排泥設(shè)備即管道的利用率較高，相當(dāng)于只對(duì)廠內(nèi)固有的排泥系統(tǒng)增加了輔助排泥促進(jìn)功能[4]。

3.4 連續(xù)氣提裝置進(jìn)行排泥

這種方法的基本原理是將壓縮空氣管伸入排泥管的底部，由于浮力的作用氣泡會(huì)上升，填滿整個(gè)排泥管。管內(nèi)是氣水混合物，管外是污水，管外是管底連通。排泥管中的泥水被提升。根據(jù)接管原理，水蒸氣溶液的密度小于水蒸氣溶液的密度（一般上升水蒸氣溶液的相對(duì)密度為0.25～0.35）。在H高度（排泥管液位以下部分）的水柱壓力下，水蒸氣溶液按液相平衡條件上升到L高度。式中：ρ1H=ρ2L，式中：ρ1為污水密度（kg/m3），ρ2為排泥管中水蒸氣溶液密度，h為淹沒(méi)深度，l為提升高度+淹沒(méi)深度，h/l為淹沒(méi)率。只要ρ1H＞ρ2L，水蒸氣溶液即可上升至管口，沿排泥管溢流，氣舉即可正常工作。

氣舉計(jì)算公式：立管最小淹沒(méi)深度Hmin=（L-H）/（n-1），其中n為密度系數(shù)（2～2.5）。一般H/L≥0.5。風(fēng)量q一般為最大提升水量的3～5倍，也可按q=（1.2×q液×h）/（231g×η×h+10）/10計(jì)算，其中q液為液體提升量，η為效率（0.35～0.45）。根據(jù)實(shí)際情況，排泥管淹沒(méi)深度接近7m，提升口低于液位。同時(shí)氣舉僅起輔助排泥作用，排泥主要根據(jù)原水揚(yáng)程保證，約為2m3/min，故不能按上述公式確定汽提風(fēng)量。由于排泥管底部水下約7m，污泥濃度較高，應(yīng)根據(jù)較高的壓力選擇氣舉壓力。首先，使用小型空氣壓縮機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)。當(dāng)0.6MPa壓縮空氣通過(guò)直徑10mm的橡膠管到達(dá)排泥管底部后，池底污泥迅速上升，流速非?？欤Ч浅Ｃ黠@。

這種方法具有設(shè)備投資少、土建改造少的優(yōu)點(diǎn)，也可以利用原有管道進(jìn)行排泥，只是對(duì)原有系統(tǒng)的輔助排泥促進(jìn)[5]。

4 污水廠沉淀池排泥方式改進(jìn)方案落實(shí)

通過(guò)對(duì)以上提出的幾個(gè)方案的綜合總結(jié)和分析，工廠進(jìn)行了方案應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的會(huì)議分析和總結(jié)，并在方案制定過(guò)程中與相應(yīng)的設(shè)備廠家進(jìn)行了充分的溝通，最終制定出了最優(yōu)的解決方案。在施工過(guò)程中，在沉淀池和氣提塔的泥斗上增加兩根風(fēng)管，即軟管。

柔性排泥管外側(cè)設(shè)一根柔性管，按圓周圍成一圈，并設(shè)4個(gè)小氣孔，規(guī)格為Φ3mm。其功能是在污泥提升前完成短時(shí)間的氣體扭轉(zhuǎn)。當(dāng)空壓機(jī)放氣時(shí)，沉積的污泥在空氣提升的作用下被翻轉(zhuǎn)和稀釋。

氣舉管安裝時(shí)主要布置在沉淀池排泥管內(nèi)，與管底距離控制在20cm。排泥作業(yè)中，氣舉管彎曲5秒后立即放氣，促使管內(nèi)氣體短時(shí)上升。此時(shí)，稀釋后的污泥會(huì)隨著空氣的上升順利進(jìn)入排泥管，然后流入污泥通道，一個(gè)排泥循環(huán)就完成了。

為保證上述沉淀池排泥方案順利推進(jìn)，設(shè)備選型可選用5.5kW空壓機(jī)，風(fēng)壓0.8MPa，風(fēng)量0.67m3/min[6]。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)沉淀池排泥方式的上述改進(jìn)，現(xiàn)階段某污水處理廠沉淀池排泥系統(tǒng)的工作效率有了很大的提高，運(yùn)行多月以來(lái)沒(méi)有再出現(xiàn)堵泥問(wèn)題。結(jié)果表明，改進(jìn)方案的提出和應(yīng)用取得了顯著的效果，希望該方案的應(yīng)用能為污水沉淀池的排泥提供參考，為問(wèn)題的解決提供思路。